Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [35] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

Достоинствами этих приближенных выражений являются простота и наглядность.

Высокая стабильность, соответствующая малому S, достигается, как это указывалось выше, при малых Ri и R2. При этом R должно быть не очень мало. Однако R2 нельзя уменьшить сильно, так как в этот резистор ответвляется переменная составляющая входного тока. Поэтому обычно R2 берут в несколько раз большим, чем входное сопротивление транзистора переменному току. Кроме того, нужно учитывать, что R2 шунтирует сопротивление эквивалентного источника сигнала, что может вызвать искажения из-за нелинейности входной характеристики транзистора. Поэтому при расчете схем стабилизации редко задаются величиной S, меньшей 5-10.

В схеме стабилизации, приведенной на рис. 5.31, необходимы все три стабилизирующих сопротивления. Нельзя, например, исключить из схемы резистор R2. В противном случае сопротивление Ri оказывается почти таким же, как и в схеме с фиксированным током базы, и коэффициент улучшения, найденный по формуле (5.56), мало отличается от единицы.

Ввиду важности данной схемы стабилизации остановимся на определении режима по заданным сопротивлениям и решим обратную задачу о выборе сопротивлений при заданном режиме.

Определение режима по значениям сопротивлений. На рис. 5.33 приведена схема стабилизации рабочей точки с заданными сопротивлениями. Необходимо найти постоянные токи и напряжения в схеме.

. Определим потенциал точки Б, предполагая, что он не зависит от тока базы, так как ток через делитель много больше возможного тока базы:

33-Ь20

12«4,5 В.

Предположим, что в схеме применен кремниевый транзистор. Тогда в зависимости от тока коллектора напряжение [/бэ = = 0,55 - 0,65 В. Мы пока не знаем коллекторный ток и должны



Рис. 5.33. К определению режи- Рис. 5.34. К определению рабочей точки

ма транзистора по заданным сопротивлениям

по выходным характеристикам



его определить, поэтому принимаем Ub9 близким к среднему возможному значению: {/бэ=0,6 В.

В этом случае потенциал эмиттера /э= [Ув-t/Ba=4,5 -0,6 = = 3,9 В. Отсюда ток эмиттера /э = Сэ/э = 3,9/4,3 = 0,9 мА. Считая, что ток коллектора приблизительно равен току эмиттера, получаем /к- 0,9 мА. Учитывая падение напряжений на сопротивлениях Rk и Ra, находим, что напряжение между коллектором и эмиттером [/кэ=/п-/к/?«-/э/?э=«12-0,9(4,3-Ь4,3)«4,3 В.

Таким образом, по известным значениям сопротивлений мы определили коллекторный и эмиттерный токи транзистора и напряжение между коллектором и эмиттером. Благодаря стабилизирующим свойствам схемы этот режим мало изменится при замене одного кремниевого транзистора другим и при изменении температуры окружающей среды.

В случае применения схемы, представленной на рис. 5.33, стабильность улучшается по сравнению со схемой без стабилизации в Кул раз, где согласно выражению (5.59)

KyhyaiRelRi) =50(4,3/20) 10.

Заметим, что мы определили рабочую точку транзистора, не пользуясь характеристиками. Это оказалось возможным благодаря тому, что ток делителя R\R2 при малых значениях этих сопротивлений на порядок больше тока базы и поэтому мало зависит от этого тока.

Теперь воспользуемся выходными характеристиками транзистора, показанными на рис. 5.34. Найденная расчетным путем рабочая точка должна лежать на прямой, соединяющей точку uk9=Un на оси абсцисс, и точку /к = „/(/?„-]-/?э) на оси ординат. Эта линия является нагрузочной прямой по постоянному току.

Проводя горизонтальную линию на уровне найденного тока 1к до пересечения с нагрузочной прямой по постоянному току, находим рабочую точку. Опуская перпендикуляр на ось абсцисс, получаем абсциссу этой точки, которая должна совпадать с ранее найденным значением Ukb-

Если резистор в цепи эмиттера шунтирован конденсатором достаточно большой емкости (определение достаточной емкости описано в § 5.14), то изменение тока базы, вызываемое сигналом, приводит к изменению тока коллектора и напряжения С/кэ вдоль нагрузочной прямой, но уже по переменному, а не по постоянному току.

Нагрузочная прямая по переменному току проходит через рабочую точку, но ее наклон определяется не суммой сопротивлений (Rn + Ra), а одним сопротивлением Rn. Если подключена еще внешняя нагрузка, то, как указывалось ранее, нагрузочная линия по переменному току пройдет более круто, так как ее наклон определяется параллельным включением сопротивления Rk и сопротивления внешней нагрузки Rh- Эта линия, соответствующая сопротивлению р"„=ДкЩн, показана на рис. 5.34 штриховой линией.



Определение сопротивлений по заданной рабочей точке. Решим обратную задачу: определим сопротивления в схеме, показанной на рис. 5.31, по заданным значениям коллекторного тока и напряжений на Ro, Rk и транзисторе.

Пусть заданы /я = 0,9 мА; 6„=12 В; напряжения на Rg, Rk и напряжение иэ одинаковы и, следовательно, равны 4 В. Пусть также задан коэффициент нестабильности 5 = 5.

Находим Рз=иа/1э=4/0,9 = 4,4 кОм. Ближайшим номинальным значением является Rs=4,3 кОм. Очевидно, что и /?к = = 4,3 кОм.

Из (5.58) SR2/Ro. По заданному 5 = 5 находим, что iR2~ ~5/?э=5-4,3 = 21,5 кОм. Выбираем /?2 = 20 кОм.

Сопротивление Ri находим из соотношения i?i/i?2= (fn -/б) в, где Ub=Ub+Ub9. Подставляя [/„=12 В, [/э=4 В, [/бэ=0,6 В и R2 = 20 кОм, получаем

R, = R,Ihz:l£l±I!l2l20 =32 кОм.

Ua+Убэ (4,0-Ю,6)

Ближайшим номинальным значением является /?i = 33 кОм. Подсчёт по более точной формуле (5.57) показывает, что коэффициент нестабильности на самом деле меньше заданного, т. е. стабильность схемы выше заданной.

Итак, рассмотренная схема имеет следующие достоинства: сравнительно высокую стабильность рабочей точки в отношении изменения /кво и выходных характеристик с изменением температуры; стабильность режима при замене одного транзистора другим.

Это очень важные практические достоинства. Промышленная аппаратура должна работать сразу после монтажа, несмотря на разброс параметров используемых при этом транзисторов и резисторов, который может быть очень большим. Например, /z2ia может изменяться на ±50%.

Наряду с этими несомненными достоинствами, схема имеет следующие недостатки: снижается коэффициент усиления из-за ответвления части переменного тока в Ri т R2 (чтобы это ответвление было незначительным, необходимо, чтобы выполнялось неравенство /?б>/?вж, т. е. Ri>Rex, R2>Rex); могут появиться нелинейные искажения вследствие уменьшения эквивалентного сопротивления генератора за счет шунтирования его сопротивления сопротивлениями Ri и R2.

Схема стабилизации с резистором между базой и коллектором. Другой распространенной схемой стабилизации рабочей точки является схема, показанная на рис. 5.35.

Вх О-

Вг>1Х -О

Рис. 5.35. Схема стабилизации рабочей точки с резистором база - коллектор

Считая, как и ранее, что

lK = lKB0/{\+h2lB) +к2\э1в,



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [35] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0087